Celdas solares: una investigación para cuando calienta el sol
“Evaluar el rendimiento de los materiales que componen las celdas es crucial para calcular cuánta energía eléctrica puede generarse en base a la que se recibe del sol”, señala Guillermo Casas, especialista en celdas solares, Ingeniero en Telecomunicaciones y docente-investigador en la Universidad Nacional de Quilmes (UNQ).
Una celda solar convencional, fabricada en base a silicio, es capaz de aprovechar el 20% de la energía que recibe del sol para el empleo eléctrico. La potencia del artefacto, sin embargo, depende de variables como el área –por ello, cuanto menor rendimiento presenta se necesitan celdas más grandes– pero también de la zona geográfica –no es lo mismo instalarla en el desierto de Atacama que en la Patagonia– y de las condiciones climáticas –si está despejado o nublado–. Estas estructuras operan como “girasoles” que siguen el movimiento del astro con el objetivo de recibir de manera frontal la mayor cantidad de luz. El principal obstáculo se halla en el rendimiento, por ello, los expertos como Casas buscan mejorar la performance de las celdas como clave para reducir los costos de la instalación solar. “Los equipos son muy caros, representan inversiones iniciales significativas y, tal vez, algunas personas tardan hasta 30 años en lograr amortizarlos”, indica.
En la actualidad, diversos equipos internacionales observan con buenos ojos las particularidades de la “perovskita”, un mineral que fue bautizado de esa manera en honor a Lev Perovski, minerólogo famoso del siglo XIX. En el último tiempo, se ha descubierto que algunos materiales orgánicos pueden servir para sintetizar a la perovskita y así aprovechar sus virtudes para absorber la luz del sol. En el plano local, Casas plantea: “Hace poco publicamos un paper en el que afirmamos la utilidad de materiales alternativos para una de las capas que emplean las celdas de perovskita que, según los resultados de la simulación, brindarían un rendimiento mayor respecto a los prototipos hasta ahora existentes”. Sin embargo, “el principal problema (de los materiales) es que se degradan rápido cuando entran en contacto con el aire y son inestables, por lo que aún no están aptos para experiencias que impliquen consumos elevados de energía”, completa.
Ahora bien, ¿por qué un dispositivo conformado a base de perovskita podría funcionar mucho mejor que el tradicional hecho de silicio? “El nudo del asunto está en la interfaz de las distintas capas del material que forman la estructura. Para construir una celda solar no alcanza con una capa que absorba el calor, sino que se requiere de dos más que separen los portadores que se generan con el bombardeo de los fotones. Ambas hacen una especie de ‘sándwich’ con la capa de la perovskita”, aclara.
Lo que sucede es lo siguiente: cada fotón (partícula) de luz que proviene del sol incide en el material del que está compuesto la celda y genera un electrón –carga negativa– y un “hueco” –que operaría como carga positiva–. De este modo, para que el dispositivo funcione como un suministrador de corriente es necesario lograr que ambas cargas se separen, es decir, que salgan por terminales distintas. Como las capas de perovskita son de escala nanométrica, los métodos con las que deben ser colocadas son muy sofisticados y suponen instrumentos específicos. Aquí radica, entonces, uno de los principales inconvenientes, ya que “como el trabajo requiere de tanta precisión, puede que se generen imperfecciones entre las capas que luego perjudican los márgenes de eficiencia alcanzados a la hora de producir energía eléctrica”, aclara.
Durante la última década, el material con su estructura basada en perovskita tiene el récord anual de crecimiento en rendimiento de prototipos aplicados al área. En este sentido, “representa una tecnología que ha evolucionado a pasos agigantados y también por ello nos vimos interesados en su estudio”, cuenta Casas, que sueña en voz alta y ya pone el ojo en las aplicaciones: “Al proyecto se ha incorporado Fernando Alvira, doctor en Química, con quien nos proponemos fabricar un prototipo de celda con capas de perovskita. Si lográramos este objetivo, tal vez, podríamos empezar a realizar una serie de ensayos y pensar en el mercado”, concluye.
Fuente-Universidad Nacional de Quilmes
